bahan ajar fisika gelombang elektromagnetik

OLEHAGUS ARINTONOSMA NEGERI 3 PEKALONGAN

MENU AWAL

INDIKATOR

MATERI

EVALUASI

KD

GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK DAN PENERAPANNYA

KOMPETENSI DASAR :6.1 Mendeskripsikan spektrum

gelombang elektromagnetik6.2 Menjelaskan aplikasi gelombang

elektromagnet dalam kehidupan sehari hari

IndikatorMencari dan menelusuri literatur tentang gelombang elektromagnetikMendefinisikan gelombang elektromagnetikMengelompokan berbagai gelombang elektromagnetik dalam spektrumMenjelaskan karakteristik khusus masing-masing gelombang elektro-magnetik di dalam spektrum tersebut

MATERIJames Clerk Maxwell ( 1831- 1879 ) seorang Fisikawan dan Matematikawan Skotlandia

gelombang cahaya adalah gelombang elektromagnet jadi ia tidak memerlukan medium untuk merambat. Maxwel menjelaskan teorinya dalam bentuk konsep dan belum pernah melakukan uji-coba untuk Membuktikan kebenarannya.

Gelombang elektromagnetik dihasilkan oleh perubahan medan magnet dan medan listrik secara periodik (terus-menerus). Menurut perhitungan Maxwell gelombang ini akan merambat dengan kecepatan sama dengan kecepatan cahaya.

Setelah Maxwell meninggal teorinya dibuktikan melalui percobatan oleh Hertz.

v

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Gelombang elektromagnetik terjadi akibat adanya perubahan medan magnet (B) dan medan listrik (E) secara pereodik. Energi yang dihasilkan oleh perubahan medan magnet (B) dan medan listrik (E) merambat kesegala arah dengan kecepatan tetap v Jika merambat dalam udara hampa v = c (c = 3.108 m/s). B dan E saling tegak lurus

SPEKTRUM GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

SPEKTRUM

CAH

AYA TAM

PAK

PAN

JAN

G G

ELOM

BA

NG

(nano meter)

Medan listrik (E)

Medan Magnet

(B)

Panjang gelombang ()

Arah

rambatan Hubungan antara f,

dan panjang gelombang

Elektromagnetik, dan Cepat rambat gelombangElektromagnetik adalah

c = f . λ

PAN

JAN

G G

ELO

MB

AG

()

FREK

WEN

SI ( f )

PAN

JAN

G G

ELOM

BA

G ()

FREK

WEN

SI (

f )

Nama Frekwensi (Hz) Panjang GelombangSinar gamma 1020-1024 <10-12 m

Sinar-x 1017-1020 1 nm-1 pm

ultraviolet 1015-1017 400 nm-1 nm

Cahaya tampak 4-7.5x1014 750 nm-400 nm

Inframerah II 1x1014-4x1014 2.5 um-750 nm

Inframerah I 1013-1014 25 um-2.5 um

Gelombang mikro 3x1011-1013 1 mm-25 um

Gelombang radio <3x1011 >1 mm

Frekwensi dan panjang gelombang spektrum gelombang elektromagnetik

URUTAN SPEKTRUM ELEKTROMAGNETIK BERDASARKAN FREKWENSI DAN PANJANG GELOMBANG ()

nm = nano meterpm = pico meterum = mikro metermm = mili meter

Penerapan masing-masing gelombang elektromagnetik dalam kehidupan sehari-hari

Gelombang panjang/ pemancar radio(VLF)

Panjang gelombang : 10 - 104 km Energy pancar : 10-12 evEfek/berbahaya : tidak adaDipancarkan oleh :

kabel tegangan tinggi lampu penerangan/kilat Aurora

Dapat dideteksi oleh : Antena radio Pesawat pemancar dan penerima pada radio

observatori

Panjang gelombang : 200 sd. 600 mEnergi pancar: 10-7 - 10-8 evEfek/berbahaya : tidak ada

Dipancarkan oleh : Antene pemancar Radio AM Matahari Objek astronomi

Dapat dideteksi oleh: Home stereos Radio transistor AM radio band Radio telescope astronomi

Radio Telescope.

RADIO

Radio Telescope(VHF). Radio Astronomy Laboratory(SORAL).

Radio Tower(VHF). Image courtesy of Trylon-TSF.

Radio Telescope. Obser-vatory Radio Astronomy Laboratory(SORAL).-> (microwave)

Image courtesy of Steward Observatory Radio Astronomy Laboratory(SORAL). -> (microwave)

Dipancarkan oleh : Pemancar Radio FM Objek Astronomi

Dapat dideteksi oleh: Radio FM Home stereos Radio Telescop

Panjang gelombang: 2.8 - 3.4 mEnergi pancar : 0.00001 evEfek berbahaya : Tidak ada

Panjang gelombang : 10 cmEnergi pancar : 0.0001 evEfek berbahaya : Pada panjang gelombang tertentu dapat membunuh sel hidup, Selular telepon telah dicurigai dari mempengaruhi otak, hanyalah bukti ini adalah belum selesai

Dapat dipancarkan oleh: Microwave Statsion RADAR Phone Cell

Dapat dideteksi oleh: Cell Phones System Radar Radio teleskop Astronomi

Dipancarkan oleh : Radar Microwave oven

Dapat dideteksi oleh : Jaringan closed circuit television Pesawat terbang

GELOMBANG MIKROOven microwave bekerja dengan memancarkan radiasi gelombang mikro, biasanya pada frekuensi 2.450 MHz (dengan panjang gelombang 12,24 cm), melalui makanan. Molekul air, lemak, dan gula dalam makanan akan menyerap energi dari gelombang mikro tersebut dalam sebuah proses yang disebut pemanasan dielektrik. Kebanyakan molekul adalah dipol listrik, yang berarti mereka memiliki sebuah muatan positif pada satu sisi dan sebuah muatan negatif di sisi lainnya, dan oleh karena itu mereka akan berputar pada saat mereka mecoba mensejajarkan diri mereka dengan medan listrik yang berubah-ubah yang diinduksi oleh pancaran gelombang mikro. Gerakan molekuler inilah yang menciptakan panas.

Radar (dalam bahasa Inggris merupakan singkatan dari radio detection and ranging, yang berarti deteksi dan penjarakan radio) adalah sistem yang digunakan untuk mendeteksi, mengukur jarak dan membuat map benda-benda seperti pesawat dan hujan. Istilah radar pertama kali digunakan pada tahun 1941, menggantikan istilah dari singkatan Inggris RDF (Radio Directon Finding). Gelombang radio kuat dikirim dan sebuah penerima mendengar gema yang kembali. Dengan menganalisa sinyal yang dipantulkan, pemantul gema dapat ditentukan lokasinya dan kadang-kadang ditentukan jenisnya. Walaupun sinyal yang diterima kecil, tapi radio sinyal dapat dengan mudah dideteksi dan diperkuat.

RADAR

SOFIA the Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy. NASA.

Dipancarkan oleh : Makanan yang dipanaskan Semua benda yang berada diatas

suhu kamar Laser Mammography ( alat yang

digunakan mendeteksi kanker dada )

Infra merah 1

Panjang gelombang : 10 mikron atau 0.00001 mEnergy Pancar : 0.1 evEfek/berbahaya : Intensitas yang sangat tinggi dapat memanaskan dan membunuh jaringan

Dapat dideteksi oleh : Teleskop Infra merah pada pesawat

terbang Detektor inframerah Kulit Teropong malam Infrared movie Kamera infra merah

Dipancarkan oleh : Remote kontrol TV Matahari Bintang Laser dioda yang digunakan pada fiber optik pada jaringan telepon Port pada komputer/HP yang dilengkapi infrared

Infra merah 2

Panjang gelombang : 0.8 to 3 mikron Energy pancar : 1 evEfek/Bahaya : Secara umum aman, tetapi pada intensitas yang tinggi dapat memanaskan jaringan

Dapat dideteksi oleh : TV Kamera digital Video kamera Printer dengan peralatan infra merah Komputer Kamera astronomi dengan infrared

Panjang gelombang : 0.6328 mikrometer or 0.00000065 m ( panjang bakteri )Energy pancar : 2 electron voltsEfek/Bahaya : Secara umum normal, tetapi pada intensitas yang tinggi dapat menyebabkan kebutaan dan terbakarnya jaringan ( sinar matahari dan Laser) Dipancarkan oleh:

Laser pointers Matahari dan objek astronomi Bola lampu listrik Lampu penghangat di beberapa restoran

Dapat dideteksi oleh: Kamera (film / digital) Mata manusia Mata binatang Tanaman (chlorophyll absorbs red light)

CAHAYA MERAH

Panjang Gelombang : 0.5770 mikrometer (yellow of Mercury street lamp)Energy pancar : 2.2 electron voltsEfek/bahaya : Secara umum normal, tetapi pada intensitas yang tinggi dapat menyebabkan kebutaan dan terbakarnya jaringan ( sinar matahari dan Laser) Dipancarkan oleh :

Matahari Bola lampu bercahaya Lampu neon Cahaya natrium Lampu mobil halogen

Dapat dideteksi oleh : Kameras (film / digital) Mata manusia Mata binatang Instrumen Astronomical , telescope

CAHAYA KUNING

Panjang gelombang : 0.5461mikrometer (green of Mercury street light)Energy pancar : 2.44 electron voltsEfek/Bahaya : Secara umum normal, tetapi pada intensitas yang tinggi dapat menyebabkan kebutaan dan terbakarnya jaringan ( sinar matahari dan Laser) Dipancarkan oleh:

Laser pointers Matahari Sinar lampu Lampu mercury jalan raya Objek Astronomi Aurora

Dapat dideteksi oleh : Kamera (film / digital) Mata manusia Mata binatang Instrumen Astronomical , telescope

Aurora dilihat dari ruang angkasa Binocular Telescope.

CAHAYA HIJAU

Panjang gelombang : 0.4358 mikrometer (blue of Mercury street light)Energy Pancar : 2.8 electron voltsEfek/Bahaya : Secara umum normal, tetapi pada intensitas yang tinggi dapat menyebabkan kebutaan dan terbakarnya jaringan ( sinar matahari dan Laser) Dipancarkan oleh :

Blue laser diodes Matahari Cahaya lampu Objek astronomi Kilat

Dapat dideteksi oleh: Kamera (film / digital) Mata manusia Mata binatang Instrumen Astronomical , telescope

A Large Binocular Telescope.

CAHAYA BIRU

Panjang gelombang : 0.42 mikronEnergy pancar : 3 electron voltsEfek/Bahaya :Secara umum normal, tetapi pada intensitas yang tinggi dapat menyebabkan kebutaan dan terbakarnya jaringan ( sinar matahari dan Laser) Dipancarkan oleh :

Matahari Cahaya lampu Objek astronomi

Dapat dideteksi oleh: Kamera (film / digital) Mata manusia Mata binatang Detector Astronomi

VioletM57, the Ring Nebula in Lyra. Image courtesy of Nordic OpticalTelescope, La Palm.

Panjang gelombang : 0.34-0.4 micrometer, ukuran dari suatu bakteri yang kecilEnergi Pancar : 4 electron voltEfek/Bahaya :Dosis yang tinggi menyebabkan kanker kulit atau kerusakan mata.Dipancarkan oleh:

Bola lampu hitam Bola lampu Lampu ultra violet untuk mengidentifikasi batu-batuan dan mineral

Dapat dideteksi oleh: Film hitam-putih Cat yang berpijar yang digunakan untuk rambu-rambu jalan

Ultra violet A

Panjang gelombang : 290-320 nanometers atau 0.29 sd. 0.32 micrometersEnerg pancar : 5 electron voltsEfek/Bahaya : Dapat menyebabkan kulit menggelap terbakar matahari dan kanker kulit.Dipancarkan oleh :

Matahari Dapat dideteksi oleh :

Kamera ultraviolet Teleskop Astronomi ruang angkasa

Ultra violet B

Panjang gelombang : 290-320 nanometer atau 0.29 to 0.32 micrometerEnergy per photon : 5 electron voltsEfek/bahaya : Dapat menyebabkan kulit menggelap terbakar matahari dan kanker kulit. Dipancarkan oleh :

lampu yang digunakan untuk mensterilkan peralatan rumah sakit Lampu sterilisasi air Matahari Bintang bercahaya

Dapat dideteksi oleh : Teleskop Astronomi luar angkasa

Ultraviolet image of a galaxy. Image courtesy of NASA EUVE

Ultra violet C

Panjang gelombang : Seukuran molekul air paling panjang seukuran molekul proteinEnergy pancar: untuk diagnose menggunakan energi sekitar 200,000ev Efek/Bahaya : Mutasi DNA , intensitas yang tinggi dapat menyebabkan kanker. Dipancarkan oleh :

TV remote controls Matahari Bintang Tanaman hijau yang dapat memantulkan infra merah Laser diode yang digunakan pada fiber optik telepon komunikasi Komputer dengan infrared ports

Dapat dideteksi oleh: TV Digital Kamera Video camera Printer dengan infrared receivers Komputer Infrared astronomy cameras

X-Ray Image of the Sun. Image courtesy of NASA

X-ray/Optical Composite. Image courtesy Chandra X-Ray Observatory.

SINAR-X

CONTOH SOAL1. Sebutkan urutan spektrum gelombang

elektromagnetik berdasarkan urutan kenaikan frekuensinya!

a. Gelombang radiob. Gelombang mikroc. Sinar inframerahd. Sinar tampake. Sinar ultravioletf. Sinar-Xg. Sinar Gamma

Metode Penilaian : Pertanyaan dan pemecahan soal

Soal Untuk Penilaian Kognitif :1. Sebuah gelombang radio dipancarkan pada

frekuensi 150 MHz. Tentukan panjang gelombang yang dipancarkan.

2. Putaran kumparan dalam generator menghasilkan tegangan bolak-balik dengan frekuensi 50 Hz. Jika dari sumber tersebut dihasilkan gelombang panjang, berapa panjang gelombangnya?

3. Apa kelebihan dan kekurangan sistem AM dan FM?

Informasi:Gelombang elektromagnetik terdiri dari

medan listrik dan medan magnet yang berubah secara periodik dan serempak dengan arah getar tegak lurus satu sama lain dan keduanya tegak lurus terhadap arah perambatannya

Spektrum gelombang elektromagnetik terdiri dari : Gelombang radio Gelombang mikro Sinar inframerah Sinar tampak Sinar ultraviolet Sinar-X Sinar gammaTempat : Warnet, Lab.Multimedia

sekolahAlat dan Bahan : Notebook, koneksi

internet (wireless), flash disk dan peralatan tulis menulis

TERIMA KASIH